1. Введение
При передаче высокочастотных сигналов по кабелю связи проводники создают скин-эффект, который с ростом частоты передаваемого сигнала становится всё более выраженным. Так называемый скин-эффект относится к передаче сигналов по внешней поверхности внутреннего проводника и внутренней поверхности внешнего проводника коаксиального кабеля, когда частота передаваемого сигнала достигает нескольких килогерц или десятков тысяч герц.
В частности, поскольку мировые цены на медь стремительно растут, а запасы меди в природе становятся все более дефицитными, использование проволоки из стали с медным покрытием или алюминиевой проволоки с медным покрытием для замены медных проводников стало важной задачей для отрасли по производству проводов и кабелей, а также для ее продвижения с использованием большого рыночного пространства.
Однако при меднении проволоки, из-за предварительной обработки, предварительного никелирования и других процессов, а также воздействия гальванического раствора, легко возникают следующие проблемы и дефекты: почернение проволоки, некачественное предварительное покрытие, отслоение основного слоя покрытия, что приводит к образованию отходов проволоки и материала, что увеличивает стоимость производства продукции. Поэтому крайне важно обеспечить качество покрытия. В данной статье в основном обсуждаются принципы и процедуры производства гальванопокрытия из омедненной стальной проволоки, а также распространенные причины проблем с качеством и методы их решения. 1. Процесс гальванопокрытия из омедненной стальной проволоки и его причины.
1. 1 Предварительная обработка проволоки
Сначала проволоку погружают в щелочной и травильный раствор, и к проволоке (аноду) и пластине (катоду) прикладывают определенное напряжение, анод осаждает большое количество кислорода. Основная роль этих газов заключается в следующем: во-первых, бурные пузырьки на поверхности стальной проволоки и ее близлежащего электролита оказывают механическое перемешивание и отслаивание, тем самым способствуя удалению масла с поверхности стальной проволоки, ускоряя процесс омыления и эмульгирования масла и смазки; во-вторых, из-за крошечных пузырьков, прикрепленных к границе раздела между металлом и раствором, при выходе пузырьков из стальной проволоки пузырьки будут прилипать к стальной проволоке с большим количеством масла на поверхность раствора, следовательно, на Пузырьки будут выносить много масла, прилипшего к стальной проволоке, на поверхность раствора, тем самым способствуя удалению масла, и в то же время нелегко вызвать водородную хрупкость анода, так что можно получить хорошее покрытие.
1. 2 Покрытие проволоки
Сначала проволоку предварительно обрабатывают и покрывают никелем, погружая её в гальванический раствор и прикладывая определённое напряжение к проволоке (катод) и медной пластине (анод). На аноде медная пластина теряет электроны и образует свободные двухвалентные ионы меди в электролитической (гальванической) ванне:
Cu – 2e→Cu2+
На катоде стальная проволока электролитически переэлектронизируется, и ионы двухвалентной меди осаждаются на проволоке, образуя стальную проволоку, покрытую медью:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + е→ Cu +
Cu + + е→ Cu
2H + + 2e→ H2
При недостаточном количестве кислоты в гальваническом растворе сульфат меди легко гидролизуется с образованием оксида меди. Этот оксид меди задерживается в гальваническом слое, делая его рыхлым. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
I. Ключевые компоненты
Наружные оптические кабели обычно состоят из голых волокон, свободной оптической трубки, водоблокирующих материалов, усиливающих элементов и внешней оболочки. Они различаются по конструкции, например, с центральной трубкой, скруткой слоёв и каркасной конструкцией.
Голые волокна – это исходные оптические волокна диаметром 250 микрометров. Обычно они включают в себя сердцевину, оболочку и покрытие. Различные типы голых волокон имеют разные размеры сердцевины. Например, одномодовые волокна OS2 обычно имеют диаметр 9 микрометров, многомодовые волокна OM2/OM3/OM4/OM5 – 50 микрометров, а многомодовые волокна OM1 – 62,5 микрометра. Голые волокна часто имеют цветовую кодировку для различения многожильных волокон.
Свободные трубки обычно изготавливаются из высокопрочного инженерного пластика PBT и используются для размещения оголенных волокон. Они обеспечивают защиту и заполнены водоблокирующим гелем, предотвращающим проникновение воды, которая может повредить волокна. Гель также выполняет функцию буфера, предотвращая повреждение волокон при ударах. Процесс изготовления свободных трубок имеет решающее значение для обеспечения избыточной длины волокна.
К водоблокирующим материалам относятся водоблокирующая смазка для кабеля, водоблокирующая пряжа и водоблокирующий порошок. Для дальнейшего повышения общей водоблокирующей способности кабеля наиболее распространённым подходом является использование водоблокирующей смазки.
Усиливающие элементы бывают металлическими и неметаллическими. Металлические элементы часто изготавливаются из фосфатированной стальной проволоки, алюминиевой или стальной ленты. Неметаллические элементы изготавливаются преимущественно из стеклопластика (FRP). Независимо от используемого материала, эти элементы должны обеспечивать необходимую механическую прочность, соответствующую стандартным требованиям, включая устойчивость к растяжению, изгибу, удару и кручению.
Внешняя оболочка должна учитывать условия эксплуатации, включая водонепроницаемость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям. Поэтому обычно используется чёрный полиэтилен, поскольку его превосходные физические и химические свойства обеспечивают пригодность для наружной прокладки.
2. Причины проблем качества в процессе меднения и пути их решения
2.1 Влияние предварительной обработки проволоки на слой покрытия. Предварительная обработка проволоки имеет большое значение при производстве омедненной стальной проволоки методом гальванического осаждения. Если масляная и оксидная пленка на поверхности проволоки не удалены полностью, то предварительно нанесенный слой никеля не будет достаточно прочным, а сцепление с ним будет недостаточным, что в конечном итоге приведет к отслоению основного слоя медного покрытия. Поэтому важно следить за концентрацией щелочных и травильных растворов, силой тока травления и щелочи, а также за исправностью насосов. В случае неисправности необходимо немедленно их отремонтировать. Распространенные проблемы с качеством при предварительной обработке стальной проволоки и способы их решения представлены в таблице.
2.2 Стабильность раствора предварительного никелирования напрямую определяет качество слоя предварительного покрытия и играет важную роль на следующем этапе меднения. Поэтому важно регулярно анализировать и корректировать состав раствора предварительного никелирования, а также следить за его чистотой и отсутствием загрязнений.
2.3 Влияние основного электролитического раствора на гальванический слой. Электролитический раствор содержит два компонента: сульфат меди и серную кислоту, соотношение которых напрямую определяет качество гальванического слоя. При слишком высокой концентрации сульфата меди происходит осаждение кристаллов сульфата меди; при слишком низкой концентрации сульфата меди проволока легко оплавляется, что снижает эффективность гальванизации. Серная кислота может улучшить электропроводность и выход тока гальванического раствора, снизить концентрацию ионов меди в гальваническом растворе (тот же ионный эффект), тем самым улучшая катодную поляризацию и дисперсию гальванического раствора, так что предел плотности тока увеличивается, и предотвращает гидролиз сульфата меди в гальваническом растворе в оксид меди и осаждение, повышая стабильность гальванического раствора, но также снижает анодную поляризацию, что способствует нормальному растворению анода. Однако следует отметить, что высокое содержание серной кислоты снизит растворимость сульфата меди. Когда содержание серной кислоты в гальваническом растворе недостаточно, сульфат меди легко гидролизуется в оксид меди и улавливается в слое гальванического покрытия, цвет слоя становится темным и рыхлым; когда в растворе для гальванопокрытия избыток серной кислоты и недостаточное содержание соли меди, водород будет частично разряжаться на катоде, так что поверхность слоя гальванопокрытия будет выглядеть пятнистой. Содержание фосфора в медной пластине с фосфором также оказывает важное влияние на качество покрытия, содержание фосфора следует контролировать в диапазоне от 0,04% до 0,07%, если менее 0,02%, трудно сформировать пленку, чтобы предотвратить образование ионов меди, тем самым увеличивая количество медного порошка в растворе для гальванопокрытия; если содержание фосфора более 0,1%, это повлияет на растворение медного анода, так что содержание двухвалентных ионов меди в растворе для гальванопокрытия уменьшится, и будет образовываться много анодного шлама. Кроме того, медную пластину следует регулярно промывать, чтобы предотвратить загрязнение раствора гальванопокрытия анодным шламом и образование шероховатостей и заусенцев в слое гальванопокрытия.
3 Заключение
Благодаря обработке вышеупомянутых аспектов достигаются хорошая адгезия и целостность продукта, стабильное качество и превосходные эксплуатационные характеристики. Однако в процессе производства существует множество факторов, влияющих на качество гальванического слоя. При обнаружении проблемы необходимо своевременно проанализировать и изучить её, а также принять соответствующие меры для её решения.
Время публикации: 14 июня 2022 г.